用检测极端降水过程的EID方法确定梅雨雨期

梅雨期是江淮流域夏季降水最为集中的时段。先前研究提出的从时域上寻找极端降水过程的EID方法,可用来确定梅雨雨期的开始和结束及梅雨的强度。该方法含有一个介于0~1之间的可调参数a,通过对其设定不同的值,可确定出一年中不同时间尺度的降水最为集中的时段(雨期)。以南京的梅雨为例,通过试验将参数a取值为0.10,用EID方法获得了气候态的梅雨雨期,它于6月19日开始,7月12日结束,这大体与传统认定的梅雨期相符。对于逐年梅雨雨期的确定,情况稍有复杂。在用同样的方法确定出各年的强降水时段后,在62 a里去掉了12个异常的年份,包括雨期太长和太短、及太早和太晚的年份。然后对其余50个梅雨较为典型的年份进行平均。结果显示,平均的入梅日期为6月24日,平均的出梅日期为7月14日,平均雨期为20 a,这也大体与传统认定的结果相符。     

时空投影法在上海地区梅汛期降水延伸期预报中的应用

本文基于2001—2010年上海市11个基本气象站的逐日降水量和澳大利亚气象局的逐日大气低频振荡(MaddenJulian Oscillation,MJO)指数(包括RMM1和RMM2)资料,选取MJO指数作为预报因子,上海地区梅汛期降水量作为预报对象,建立了基于时空投影法(spatial-temporal projection model,STPM)的上海地区梅汛期降水延伸期预报模型。利用该模型对近6年(2011—2016年)的梅汛期降水进行回报试验,其预报技巧评估结果表明:该模型对未来10～25 d的降水具有较好预报效果,可较准确地预报出梅汛期3/4左右的降水量级和降水发生时段。其中,预报时效为10～20 d的预报技巧较高,而提前21～25 d的预报技巧略有下降。总体而言,基于MJO活动的STPM预报模型在上海地区梅汛期延伸期降水预报中具有较好的参考价值。     

一次梅雨锋暴雨发生发展机制的诊断与模拟

采用NCEP/NCAR再分析资料、FY2E卫星资料和加密自动站资料,结合中尺度WRF模式对2013年苏皖地区的一次梅雨锋暴雨过程进行诊断与模拟。观测资料分析表明:在有利的环流背景和热动力条件下,此次暴雨发生在梅雨锋前暖区,雨带呈现"先带状后串波状"的分布特征,并随锋面南移。前期降水由地面中尺度辐合线触发,受两个相继发展的中α尺度的线状对流系统直接影响;后期降水受地面暖式切变线触发,有多个中β尺度对流系统沿切变线串状排列,并不断东移发展。模拟结果分析表明:降水过程中,大尺度非地转强迫作用也是强对流的触发机制之一。地面辐合线产生条带状的低层辐合区,从而产生条带状连续分布的上升运动,形成线状对流系统及带状降水。此外地面辐合线能够在暴雨区形成南北两个中尺度垂直次级环流,这是降水的增强机制。暖式切变线上的局部扰动在低层局部地区产生强辐合,由此沿切变线形成强上升弱下沉间隔分布的现象,局部强上升区使得对流系统于该处得到发展,并形成分散的强降水区。     

应用全型散度方程诊断鄂东北一次梅雨强降雨

利用0.5°×0.5°GFS分析资料和常规气象观测资料,分析2013年7月5—7日鄂东北梅雨连续暴雨过程。结果表明:1降雨具有比较明显的日变化,夜间加强,白天减弱;鄂东北低层辐合也有与降雨强度一致的日变化特点。2散度变率在高层出现正值、中低层出现负值有利于降雨加强,且这种变化比暴雨发生稍有提前。一般傍晚散度变率在低层即出现负值,这有利于夜间低层辐合加强。3利用全型散度方程2项组合诊断发现,虽然非线性平衡方程偏差项确是散度变率的主要项,但在降雨开始阶段只有余项在低层出现较为明显的负值。4利用全型散度方程4项组合诊断发现,边界层水平风场辐合是降雨启动因子之一;非地转平衡项在近地面出现较大正值对于降雨减弱有较好的指示;与垂直运动有关的项在降雨峰值阶段中层负值较大。     

新标准下江淮梅雨特征的分析

根据中国气象局2014年印发的《梅雨监测业务规定》中的入、出梅标准,以及江淮地区72个气象站1960—2012年近53 a逐日气象资料,采用经验正交分解(EOF)方法和相似方法分析了江淮梅雨降水的时空变化,并以温度、湿度和雨日频率作为判据,将梅雨划分为典型和非典型两类,对其变化特征进行了讨论。结果表明:江淮梅雨期内,雨日比例减少,阴天比例增加,且发生在白天的降水比例上升;此外,中雨的贡献率显著减小,大暴雨的贡献率显著增加。相同年代际内,全区一致枯型梅雨与南枯北丰型梅雨出现概率相当,全区一致丰型梅雨则与南丰北枯型和南北丰中部枯型梅雨发生概率相近。江淮梅雨的典型程度(高湿高温多雨)在时间尺度上呈减弱趋势,非典型程度整体呈增加趋势,其中以所占比例最大的低湿高温少雨型的增长最为明显,且这种变化趋势在整个江淮地区表现一致。空间尺度上,典型梅雨发生的范围存在缩小趋势,非典型梅雨发生的范围则有扩大趋势。即近53 a来,江淮梅雨在时空尺度上均发生了由典型向非典型的转移,且2000s以来这种转变尤其显著。     

江淮流域梅雨期气候对全球气候变暖的响应

在全球气候变暖背景下,中国江淮流域梅雨期的气候响应趋于复杂,给江淮流域梅雨期的气候预测带来了更多的不确定因素。研究江淮梅雨期气候对全球变暖的响应,对于认识江淮梅雨变化新趋势、提高新气候背景下的汛期预报及制定防灾减灾政策均有深远意义。采用中国地面气温和降水日值数据集对近几十年来江淮地区梅雨期的气温和降水变化进行了深入分析,基于观测结果,评估了国际耦合模式比较计划第5阶段（CMIP5）的22个模式结果,并对CMIP5模式预估的21世纪中排放（RCP4.5）和高排放（RCP8.5）情景下中国江淮流域梅雨期的气温和降水变化进行了分析,并对梅雨期气候变化的机理进行了探讨。研究结果表明,在全球变暖背景下,江淮地区梅雨期气候亦发生了相应的变化,气温呈现出显著的升高趋势,降水亦发生了相应调整,在较暖年降水偏多,较冷年降水偏少。在未来全球进一步变暖的背景下,江淮地区梅雨期平均气温进一步升高,降水进一步增多,且随着排放量的增加,降水的空间分布不均匀性也在加剧。      

A Study of the Teleconnections in the Asian-Pacific Monsoon Region

The interactions among the Asian-Pacific monsoon subsystems have significant impacts on the climatic regimes in the monsoon region and even the whole world. Based on the domestic and foreign related research, an analysis is made of four different teleconnection modes found in the Asian-Pacific monsoon region, which reveal clearly the interactions among the Indian summer monsoon （ISM）, the East Asian summer monsoon （EASM）, and the western North Pacific summer monsoon （WNPSM）. The results show that： （1） In the period of the Asian monsoon onset, the date of ISM onset is two weeks earlier than the beginning of the Meiyu over the Yangtze River Basin, and a teleconnection mode is set up from the southwestern India via the Bay of Bengal （BOB） to the Yangtze River Basin and southern Japan, i.e., the ＂southern＂ teleconnection of the Asian summer monsoon. （2） In the Asian monsoon culmination period, the precipitation of the Yangtze River Basin is influenced significantly by the WNPSM through their teleconnection relationship, and is negatively related to the WNPSM rainfall, that is, when the WNPSM is weaker than normal, the precipitation of the Yangtze River Basin is more than normal. （3） In contrast to the rainfall over the Yangtze River Basin, the precipitation of northern China （from the 4th pentad of July to the 3rd pentad of August） is positively related to the WNPSM. When the WNPSM is stronger than normal, the position of the western Pacific subtropical high （WPSH） becomes farther northeast than normal, the anomalous northeastward water vapor transport along the southwestern flank of WPSH is converged over northern China, providing adequate moisture for more rainfalls than normal there. （4） The summer rainfall in northern China has also a positive correlation with the ISM. During the peak period of ISM, a teleconnection pattern is formed from Northwest India via the Tibetan Plateau to northern China, i.e., the ＂northern＂ teleconnection of the Asian summer monsoon. The     

江淮梅雨分区特征的比较研究

对江淮地区63站1957—2003年6—7月平均的月降水、梅雨期降水量和入梅期进行旋转经验正交展开, 将江淮梅雨区分为中心区、东南区和西北区。三子区入梅出梅的早晚顺序依次为东南区、中心区、西北区, 与雨带地理位置的时间变化一致。三子区梅雨参数存在不同的年际、年代际变化特征。在趋势变化上, 西北区与其他两区的差异很明显。中心区和东南区的梅雨长度和梅雨量存在上升趋势, 出梅期推迟; 西北区梅雨参数的变化与中心区、东南区相反。分析江淮各子区梅雨异常所对应的环流形势结果表明:北半球500 hPa高度场各区多雨年减少雨年的差值图上都呈现正负相间的波状结构, 东南区与中心区的正负差值分布型类似, 但比中心区的略偏东和偏南; 西北区与中心区、东南区呈现出相反的形势。各区早入梅年减晚入梅年北半球的500 hPa高度场正负差值分布形势基本类似, 但东南区较中心区偏东, 西北区较之偏西。     

应用湿Q矢量分解理论诊断分析“05．7”梅雨锋暴雨

利用Q矢量分解理论对发生于2005年7月的一次江淮梅雨锋暴雨过程进行诊断分析,并对比分析了原非地转湿Q矢量（Q^＊）和改进后的非地转湿Q矢量（Q^M）的诊断能力。结果显示：对流凝结潜热的释放对此次梅雨暴雨中尺度系统的形成和维持起到非常重要的作用;将Q^M分解为平行和垂直于等位温线两个方向后,发现在暴雨强盛阶段,低层大气是以大尺度辐合为主,中高层相反,且南北方向有次级环流出现,表明次天气尺度的持续性水汽汇集和正反馈机制是此次梅雨锋暴雨的关键因子．     

东亚冬季风经向异常与后期嘉兴梅雨关系

利用1948—2005年NCEP/NCAR再分析资料, 定义了一个可以反映中高纬度间冬季风强弱差异的冬季风经向变化指数 (WMMCI), 该指数与东亚冬季风指数有较好的对应关系。强 (弱) 冬季风年后期嘉兴梅雨偏多 (少) 为主, 年际、年代际关系对应为正相关, 并对后期降水有持续影响, WMMCI指数持续增强 (减弱) 2年并处于强 (弱) 冬季风年时, 后期嘉兴梅雨持续偏多 (少), 嘉兴梅雨降水升高或降低的变化趋势滞后于该指数变化。对500 hPa高度场距平合成分析表明:强 (弱) 冬季风年北正 (负) 南负 (正) 的距平分布使中高纬度经向 (纬向) 环流发展, 有利 (不利) 于冷空气南下影响, 并对后期大气环流产生持续影响, 从而有利 (不利) 于降水。冬季风经向异常对嘉兴后期降水持续影响的一个可能解释是, 持续增强 (减弱) 的强 (弱) 冬季风使赤道太平洋地区盛行风向发生改变, 使赤道太平洋海温变化出现异常, 触发El Ni?o (La Ni?a) 事件, 从而对后期大气环流造成持续影响。